JP5136724B2 - モータ駆動装置およびモータ駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＷＭ駆動方式などを用いてモータを駆動するモータ駆動装置およびモータ駆動方法に関し、特に、モータへの駆動出力を制限するリミッタ機能を備えたモータ駆動装置およびモータ駆動方法に関する。

従来、このようなリミッタ機能を備えたモータ駆動装置として、リミッタの制限値をモータの駆動開始から所定の時間間隔で徐々に値を増加させるモータ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなモータ駆動装置は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）駆動における駆動パルスのデューティ比を可変し、このデューティ比に応じた駆動電力でモータを駆動している。そして、モータのスタート時、回転子の最低起動電力となるための所定のデューティ比から、所定の時間間隔でデューティ比を徐々に増加させてモータを駆動する構成としている。従来のモータ駆動装置は、このような構成とすることにより、ソフトスタート動作に基づくモータの起動とともに、スタート時の無駄な電流を抑制している。

このような従来のモータ駆動装置は、モータのスタート時における電流の抑制を図っている。ところが、モータの速度を変化させたときなど指令値の変更時にも突入電流のような多くの電流が流れる。このため、モータのスタート時における電流の抑制のみでは十分に電流抑制ができないという課題があった。図２０は、従来のモータにおいて、速度を変化させたときに流れる電流の測定結果を示した図である。図２０において、上段の波形は、モータの速度を指令する速度指令とそれに応答する実際のモータ速度とを示している。中段の波形は、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化を示している。そして、図２０の下段の波形は、上段のように速度変更したとき、モータに流れるモータ電流の変化を示している。図２０から明らかなように、モータの速度を高速となるように変更すると、速度変更時において突入電流のように多くの電流が流れることがわかる。

また、例えば、図２０に示す電流制限量Ｉｔｈで電流を制限することで、このような突入電流を制限することが可能である。しかしながら、この場合、瞬時に電流制限が働くため、制限時にモータから騒音が出たり、メカ部への衝撃が大きくなったりするなどの課題があった。

また、モータの速度を低速となるように変更した場合には、モータから回生現象によってモータ駆動装置へと回生電力が逆供給される。そのため、電源電圧の上昇によって、電源ラインに接続される機器が故障するなどのおそれがあった。

特開２０００−１１６１７８号公報

本発明のモータ駆動装置は、外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置であって、駆動制御部と、リミッタと、制限値生成部と、駆動出力部とを備える。駆動制御部は、モータを駆動するための駆動信号を生成する。リミッタは、駆動信号の値の範囲を制限する。制限値生成部は、制限値を生成する。駆動出力部は、リミッタの出力信号に応じた通電信号を生成し、通電信号によりモータの巻線を通電する。そして、制限値生成部は、駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、比較信号の値と制限値との大小関係に基づき制限値を更新する構成である。

また、本発明のモータ駆動方法は、外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置のモータ駆動方法であって、次のステップを含む。すなわち、モータを駆動するための駆動信号を生成するステップと、駆動信号の値の範囲を制限するステップと、制限値を生成するステップと、駆動信号の値の範囲を制限した出力信号に応じた通電信号を生成し、通電信号によりモータの巻線を通電するステップとを含む。そして、制限値を生成するステップは、駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、比較信号の値と制限値との大小関係に基づき制限値を更新する。

この構成によれば、モータの例えば回転速度をある回転速度から速度変更、すなわち駆動量が変化したとき、リミッタ出力信号がゆるやかに変化するように制限する制限値を容易に生成できる。このため、本発明のモータ駆動装置およびモータ駆動方法によれば、モータの例えば速度指令が変化した時などにおいても回転速度のスローアップを実現でき、駆動量の変化時におけるモータの電流抑制とともに、駆動量の変化時における騒音も抑制したモータ駆動装置およびモータ駆動方法を提供できる。さらに、モータの速度を低速に変更、すなわち駆動量を小さくする場合には、回転速度などのスローダウンも実現できるため、回生現象による悪影響なども抑制可能なモータ駆動装置およびモータ駆動方法を提供できる。また、オフセット値を加算することで、定常状態においてはモータの制御動作を阻害することなく、安定な制御動作が可能となる。

本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置を含むブロック図 同、モータ駆動装置の制限値生成部のブロック図 同、モータ駆動装置の制限値の変化を含む波形図 同、モータ駆動装置のリミッタ出力信号を含む波形図 同、モータ駆動装置の制限値の生成処理のフローチャート 本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置を含むブロック図 同、モータ駆動装置の制限値生成部のブロック図 同、モータ駆動装置の制限値の変化を含む波形図 同、モータ駆動装置のリミッタ出力信号を含む波形図 同、モータ駆動装置の制限値の生成処理のフローチャート 同、モータ駆動装置の速度を変化させたときに流れる電流の測定結果を示した図 本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置を含むブロック図 同、モータ駆動装置の制限値生成部のブロック図 同、モータ駆動装置の制限値の変化を含む波形図 同、モータ駆動装置のリミッタ出力信号を含む波形図 同、モータ駆動装置の制限値の生成処理のフローチャート 本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置を含むブロック図 同、モータ駆動装置の制限値生成部のブロック図 同、モータ駆動装置の制限値の生成処理のフローチャート 従来のモータにおける速度を変化させたときに流れる突入電流の測定結果を示した図

以下、本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置２０の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態におけるモータ駆動装置２０は、モータ１０と位置検出器１１とに接続される。モータ１０は、巻線を巻回した固定子（図示せず）と、巻線を通電駆動することで回転する可動子（図示せず）とを備えている。本実施の形態では、モータ１０がＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相の巻線を有し、各相をパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号で回転駆動するブラシレスモータの一例を挙げて説明する。

位置検出器１１は、モータ１０内に備えた可動子の回転位置を検出し、その回転位置に応じた位置検出信号Ｐｄを出力する。一方、可動子の回転速度を指令するため、モータ駆動装置２０には、速度指令を示す速度指令信号Ｖｒが通知される。

モータ駆動装置２０は、図１に示すように、減算器２１と、駆動制御部２２と、制限値生成部２３と、リミッタ２４と、ＰＷＭ信号生成部２５と、駆動出力部２６と、速度検出部２７とを備えている。

位置検出器１１からの位置検出信号Ｐｄは、速度検出部２７に供給される。速度検出部２７は、位置検出信号Ｐｄが示す位置情報を利用し、例えば位置変化からモータ１０の可動子の回転速度を検出し、検出した回転速度を示す速度検出信号Ｖｄを出力する。このように、本実施の形態では、可動子の回転速度を示す速度検出信号Ｖｄが通知され、また、回転速度を制御するために指令された指令速度を示す速度指令信号Ｖｒが通知される。そして、モータ駆動装置２０は、速度検出信号Ｖｄと速度指令信号Ｖｒとに基づき、可動子の回転速度が指令速度に追従するようにフィードバック制御する速度制御系が構成されている。

減算器２１は、速度検出信号Ｖｄと速度指令信号Ｖｒとの差分を求めることで、検出した回転速度と指令速度との速度偏差量を求める。この速度偏差量は速度偏差信号ｄｖとして駆動制御部２２に供給される。

駆動制御部２２は、速度偏差信号ｄｖに対して例えば比例積分などの演算処理を行い、速度偏差信号ｄｖがゼロとなるように制御するための駆動信号ｔｒｑを生成し、出力する。駆動信号ｔｒｑは、制限値生成部２３およびリミッタ２４に供給される。

なお、以下、このような速度制御系の構成例を挙げて説明するが、例えば、位置検出信号と位置指令信号との偏差量に基づき駆動信号ｔｒｑを生成し、制限値生成部２３およびリミッタ２４に供給し、モータ可動子の位置を制御するような位置制御系の構成などであってもよい。

リミッタ２４は、駆動信号ｔｒｑの値の範囲を制限し、より具体的には、駆動信号ｔｒｑが所定の値以下となるように制御する。本実施の形態では、リミッタ２４は、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔを越えるとき、駆動信号ｔｒｑの値が制限値ｌｍｔとなるように制限して出力する。また、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔを越えないときは、駆動信号ｔｒｑの値をそのまま出力する。リミッタ２４は、このように処理した信号をリミッタ出力信号ｔｌｍとして、ＰＷＭ信号生成部２５に供給する。また、詳細については以下で説明するが、制限値生成部２３は、駆動信号ｔｒｑを用いて制限値ｌｍｔを生成し、生成した制限値ｌｍｔをリミッタ２４に通知する。

ＰＷＭ信号生成部２５は、リミッタ出力信号ｔｌｍに応じてパルス幅変調されたＰＷＭ信号ｔｐを生成する。具体的には、リミッタ出力信号ｔｌｍの値に応じたデューティ比となるように、ＰＷＭ信号ｔｐの各パルスのデューティ比が設定される。このようなＰＷＭ信号ｔｐが駆動出力部２６に供給される。なお、リミッタ２４により駆動信号ｔｒｑの値が制限されない程度に小さい場合には、駆動信号ｔｒｑに応じたデューティ比となり、制限された場合には、制限値ｌｍｔに応じたデューティ比に制限されることになる。

駆動出力部２６は、ＰＷＭ信号ｔｐに応じた通電信号を相ごとに生成し、通電信号ＵＶＷによりモータ１０の巻線を通電駆動する。

モータ駆動装置２０は、このように構成されており、リミッタ出力信号ｔｌｍ、すなわち速度偏差量が大きいほど、ＰＷＭ信号生成部２５で生成されるＰＷＭ信号ｔｐのデューティ比も高くなる。また、ＰＷＭ信号ｔｐのデューティ比が高くなると、固定子の巻線には、より多くの通電電流が流れることになる。また、例えば、回転速度が高速となるように速度指令信号Ｖｒを変更した場合も、速度偏差量が大きくなり、駆動信号ｔｒｑに対応する駆動量は増加するように変化するため、多くの通電電流が流れることになる。本実施の形態では、制限値生成部２３が、このような過大電流を抑制するための制限値ｌｍｔを生成する構成としている。

以下、このような制限値ｌｍｔを生成する制限値生成部２３の詳細について説明する。

図２は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置２０の制限値生成部２３のブロック図である。図２に示す制限値生成部２３は、クロック信号による所定の周期でデジタル処理する構成例を挙げている。すなわち、駆動信号ｔｒｑは、クロック信号の周期ごとに値を有したデータ列として入力され、制限値ｌｍｔもクロック単位で生成され、クロック信号の周期ごとの値として出力される。

制限値生成部２３は、図２に示すように、加算器３０と加算器３１と比較器３２とセレクタ３３とラッチ３４とを備える。

駆動制御部２２から制限値生成部２３に供給された駆動信号ｔｒｑはこれらの構成要素によって処理され、この処理によって制限値ｌｍｔが生成され、生成された制限値ｌｍｔが、クロック単位でラッチ３４に取り込まれ保持される。

駆動制御部２２から供給された駆動信号ｔｒｑは、まず加算器３０に供給される。加算器３０は、駆動信号ｔｒｑに所定の値のオフセット値ｏｆｓを加算し、この加算結果を比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）として出力する。ここで、オフセット値ｏｆｓは正の値を有する。この比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）は、次に説明する比較器３２での比較の基準として利用される。なお、詳細については以下で説明するが、本実施の形態では、駆動信号ｔｒｑにこのようなオフセット値ｏｆｓを加算した比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を利用して制限値ｌｍｔを生成しており、これによって、定常状態においてはモータの制御動作を阻害することなく、安定な制御動作を可能としている。また、比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）もクロック信号の周期ごとに値を有したデータ列であり、以下、ある時点での比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値を比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）として説明する。

比較器３２には、この比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）とラッチ３４に保持した制限値ｌｍｔとが供給される。比較器３２は、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）とラッチ３４からの制限値ｌｍｔとの値の大きさを比較する。比較器３２の比較結果はセレクタ３３に通知される。セレクタ３３には、さらに、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）とともに、加算器３１により制限値ｌｍｔに所定の値の変更値ｄｌｍを加算した値が供給される。ここで、変更値ｄｌｍは正の値を有する。セレクタ３３は、比較器３２の比較結果に応じて、ラッチ３４からの制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）よりも小さいとき、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値を選択し、ラッチ３４からの制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上のとき比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を選択して出力する。なお、加算器３１により加算される変更値ｄｌｍは、オフセット値ｏｆｓよりも小さな値が好ましい。

図２では、比較器３２の入力端子ａに制限値ｌｍｔ、入力端子ｂに比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）が供給される。比較器３２は、入力端子ａと入力端子ｂとの値を比較し、その比較結果をセレクタ３３の選択制御端子Ｓに通知する。セレクタ３３は、選択制御端子Ｓの値に応じて、入力端子Ａか入力端子Ｂかに供給された値を、出力端子Ｏから出力する。すなわち、制限値生成部２３では、比較器３２の入力端子ａに供給された制限値ｌｍｔが、入力端子ｂに供給された比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）よりも小さいとき、比較器３２はａ＜ｂと判定し、その結果、セレクタ３３は、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値を出力する。また、比較器３２の入力端子ａに供給された制限値ｌｍｔが、入力端子ｂに供給された比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上のとき、比較器３２の結果に応じて、セレクタ３３は比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を出力する。

セレクタ３３から出力された値は、ラッチ３４にクロックのタイミングで取り込まれる。すなわち、ラッチ３４のクロック端子ＣＫには、所定の周期のクロック信号が供給されている。そして、ラッチ３４は、入力端子Ｄに供給されたセレクタ３３からの値をクロック信号のタイミングで取り込む。ラッチ３４で取り込まれた信号は、ラッチ３４の出力端子Ｑから、新たな制限値ｌｍｔとしてリミッタ２４へと出力される。また、新たな制限値ｌｍｔは、比較器３２および加算器３１にも供給され、これによって次のクロック単位の処理が行われる。

以上説明したように、制限値生成部２３は、駆動信号ｔｒｑにオフセット値ｏｆｓを加算した比較信号を生成し、比較信号の値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）と制限値ｌｍｔとの大小関係に基づき制限値ｌｍｔを更新する。より具体的には、制限値生成部２３は、制限値ｌｍｔが比較信号の現在の値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上のとき、比較信号の現在の値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが比較信号の現在の値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）よりも小さいとき、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加えた値を新たな制限値ｌｍｔとする構成である。

次に、このように構成された制限値生成部２３およびリミッタ２４の動作について説明する。

図３は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置２０の制限値ｌｍｔの変化を含む波形図である。また、図４は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置２０のリミッタ出力信号ｔｌｍを含む波形図である。図３および図４では、値Ｔｒ０となる駆動信号ｔｒｑに対応した回転速度から、速度指令信号Ｖｒによって、値Ｔｒ１となる駆動信号ｔｒｑに対応した回転速度へと変更した速度制御の場合の一例を挙げている。すなわち、駆動信号ｔｒｑに対応する駆動量が増加するようにその駆動量が変化した場合の一例を示している。

まず、図３を用いて、制限値生成部２３が制限値ｌｍｔを生成する動作について説明する。図３において、駆動信号ｔｒｑは、時刻ｔ１まで、一定な値Ｔｒ０として制限値生成部２３に供給される。そして、速度指令信号Ｖｒが高速となるように変更されたのに応答して、駆動信号ｔｒｑは、時刻ｔ１から急激な増加を開始する。駆動信号ｔｒｑは、一旦、収束値Ｔｒ１を越えるオーバーシュートの期間を経た後、収束値Ｔｒ１へと収束する。また、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）は、駆動信号ｔｒｑにオフセット値ｏｆｓを加算した値であるため、駆動信号ｔｒｑに応じて図３のように変化する。

ここで、時刻ｔ１までの期間は、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）と制限値ｌｍｔとは等しいため、セレクタ３３は比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を選択する。これにより、時刻ｔ１までの期間は、制限値ｌｍｔとして、駆動信号ｔｒｑにオフセット値ｏｆｓを加算した値がリミッタ２４に供給される。

次に、時刻ｔ１になると、駆動信号ｔｒｑは、急激に増加していくため、新たな駆動信号ｔｒｑの値が供給されるごとに、その値も増加している。これに伴なって、新たな比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）も増加している。このため、ラッチ３４から出力される現在の制限値ｌｍｔに比べて、新たな比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）のほうが大きい。そこで、セレクタ３３は、現在の制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値を選択する。そして、現在の制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値が、新たな制限値ｌｍｔとしてラッチ３４から出力される。すなわち、図３において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、現在の制限値ｌｍｔに比べて新たな比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）のほうが大きいため、制限値ｌｍｔはクロック単位ごとに変更値ｄｌｍで増加していくような特性となる。

次に、時刻ｔ２以降は、駆動信号ｔｒｑの減少に伴ない、ラッチ３４から出力される現在の制限値ｌｍｔに比べて、新たな比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）はそれ以下の値となる。このため、セレクタ３３は比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を選択する。これにより、時刻ｔ２以降は、制限値ｌｍｔとして、駆動信号ｔｒｑにオフセット値ｏｆｓを加算した値がリミッタ２４に供給される。

以上、ある回転速度から高速となるように速度変更したとき、図３に示すような制限値ｌｍｔがリミッタ２４に供給される。

図４では、リミッタ２４の入力信号である駆動信号ｔｒｑ、制限値ｌｍｔおよびリミッタ出力信号ｔｌｍを示している。図４に示すように、期間Ｔｌｍｔの間は、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔにより制限されて出力される。また、駆動信号ｔｒｑが大きいと、それに応じてモータ巻線への電流も多くなる。これに対し、本モータ駆動装置２０は、図４に示すように、モータの速度を変更したときの駆動信号ｔｒｑをスローアップで変化するように制限できるため、モータの速度変更時に流れる突入電流のような過大な電流を抑制できる。また、モータの速度変更時におけるリミッタ出力信号ｔｌｍはゆるやかに変化しながら増加するため、制限時における騒音も抑制でき、メカ部への衝撃も抑えることができる。また、以上速度制御系に本発明を適用した例を挙げて説明したが、例えば、位置制御系における位置変更時などへの適用も同様であり、要するに駆動量の変化に応じてモータ可動子を動かすような構成に本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。

なお、以上、制限値生成部２３が各機能ブロックによるデジタル処理で制限値ｌｍｔを生成するような構成例を挙げて説明したが、例えば、プログラムのような処理手順に基づく処理で行うような構成であってもよい。一例として、図１の減算器２１、駆動制御部２２、制限値生成部２３、リミッタ２４、ＰＷＭ信号生成部２５、速度検出部２７の機能をプログラムとしてメモリなどに記憶させ、マイコンがそのプログラムを実行するような構成とすることによっても、本実施の形態を実現できる。すなわち、モータを駆動するための駆動信号を生成するステップと、駆動信号の値の範囲を制限するステップと、制限値を生成するステップと、駆動信号の値の範囲を制限した出力信号に応じた通電信号を生成し、通電信号によりモータの巻線を通電するステップとを備え、制限値を生成するステップが、駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、比較信号の値と制限値との大小関係に基づき制限値を更新するようなモータ駆動方法をマイコンが実行する構成でも本発明を実施できる。

図５は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置２０の制限値ｌｍｔを生成する処理のフローチャートである。制限値生成部２３は、図５のフローチャートの手順に従って処理を実行するような制限値を生成するステップの構成であってもよい。

制限値生成部２３は、まず、ステップＳ１０１において、制限値ｌｍｔと比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）とを比較する。制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）よりも小さいとき（ステップＳ１０１においてＮｏのとき）、ステップＳ１０２において、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。また、制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上のとき（ステップＳ１０１においてＹｅｓのとき）、ステップＳ１０３において、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を新たな制限値ｌｍｔとする。

このように新たな制限値ｌｍｔに更新した後、例えば呼び出し元の処理に戻る。制限値生成部２３がこのような処理を繰り返すことによっても、制限値ｌｍｔを生成することができる。

以上のように、本実施の形態における制限値生成部２３は、駆動信号ｔｒｑに正の値のオフセット値ｏｆｓを加算した比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を生成し、比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値と制限値ｌｍｔとの大小関係に基づき制限値ｌｍｔを更新する。また、リミッタ２４は、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔを越えたとき、駆動信号ｔｒｑの値が制限値ｌｍｔとなるように制限する。そして、本実施の形態では、制限値生成部２３は、制限値ｌｍｔが比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値以上のとき、比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値を新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値よりも小さいとき、制限値ｌｍｔに所定の値ｄｌｍを加えた値を新たな制限値ｌｍｔとする。

この構成により、モータ１０の速度変更時など、駆動量が変化するときのリミッタ出力信号ｔｌｍがゆるやかに変化しながら増加するように制限できるため、駆動量の変化時におけるモータ１０の電流抑制とともに、駆動量の変化時における騒音も抑制できる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置５０の構成を示すブロック図である。

図１に示す実施の形態１のモータ駆動装置２０との比較において、制限値生成部５３が、図１の制限値生成部２３と異なった構成となっている。

図７は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置５０の制限値生成部５３のブロック図である。本実施の形態の制限値生成部５３は、実施の形態１の制限値生成部２３の機能に加えて、駆動信号ｔｒｑの上限を制限するような機能をさらに備えている。なお、実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

図７に示す制限値生成部５３は、さらに、比較器３５、比較器３７、セレクタ３６、セレクタ３８を備えている。さらに、制限値生成部５３は、制限値ｌｍｔの上限を示す上限値ｕｐｐが設定されている。上限値ｕｐｐは、制限値ｌｍｔの上限を設定する値であるため、比較的大きな値が設定される。

図７において、比較器３５の入力端子ａにはラッチ３４からの制限値ｌｍｔ、入力端子ｂには上限値ｕｐｐが供給される。比較器３５は、入力端子ａと入力端子ｂとの値を比較し、その比較結果をセレクタ３６の選択制御端子Ｓに通知する。セレクタ３６は、選択制御端子Ｓの値に応じて、入力端子Ａか入力端子Ｂかに供給された値を、出力端子Ｏから出力する。すなわち、比較器３５の入力端子ａに供給された制限値ｌｍｔが、入力端子ｂに供給された上限値ｕｐｐよりも小さいとき、比較器３５はａ＜ｂと判定し、その結果、セレクタ３６は、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値を出力する。また、比較器３５の入力端子ａに供給された制限値ｌｍｔが、入力端子ｂに供給された上限値ｕｐｐ以上のとき、比較器３５の結果に応じて、セレクタ３６は上限値ｕｐｐを出力する。

また、比較器３７の入力端子ａには上限値ｕｐｐ、入力端子ｂには比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）が供給される。比較器３７は、入力端子ａと入力端子ｂとの値を比較し、その比較結果をセレクタ３８の選択制御端子Ｓに通知する。セレクタ３８は、選択制御端子Ｓの値に応じて、入力端子Ａか入力端子Ｂかに供給された値を、出力端子Ｏから出力する。すなわち、比較器３７の入力端子ａに供給された上限値ｕｐｐが、入力端子ｂに供給された比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）よりも小さいとき、比較器３７はａ＜ｂと判定し、その結果、セレクタ３８は、セレクタ３６の出力値を出力する。また、比較器３７の入力端子ａに供給された上限値ｕｐｐが、入力端子ｂに供給された比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上のとき、比較器３７の結果に応じて、セレクタ３８はセレクタ３３の出力値を出力する。

セレクタ３８から出力された値は、ラッチ３４にクロックのタイミングで取り込まれる。ラッチ３４で取り込まれた信号は、新たな制限値ｌｍｔとしてリミッタ２４へと出力される。また、新たな制限値ｌｍｔは、比較器３２、加算器３１および比較器３５にも供給され、これによって次のクロック単位の処理が行われる。

このような制限値生成部５３に構成により、まず、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の現在の値が上限値ｕｐｐ以下の場合は、実施の形態１と同様の処理を行う。すなわち、制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の現在の値以上のとき、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の現在の値を新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の現在の値よりも小さいとき、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加えた値を新たな制限値ｌｍｔとする。

一方、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の現在の値が上限値ｕｐｐよりも大きいとき、制限値生成部５３は、次のような処理を行う。すなわち、制限値ｌｍｔが上限値ｕｐｐ以上のとき、上限値ｕｐｐを新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが上限値ｕｐｐよりも小さいとき、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加えた値を新たな制限値ｌｍｔとしている。

図８は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置５０の制限値ｌｍｔの変化を含む波形図である。また、図９は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置５０のリミッタ出力信号ｔｌｍを含む波形図である。図８および図９は、図３および図４と同様に、速度指令信号Ｖｒによって、回転速度が高速となるように変更した速度制御の場合の一例を挙げている。

図８において、駆動信号ｔｒｑは、時刻ｔ１まで、一定な値として制限値生成部５３に供給される。そして、速度指令信号Ｖｒが高速となるように変更されたのに応答して、駆動信号ｔｒｑは、時刻ｔ１から急激な増加を開始する。駆動信号ｔｒｑは、一旦、収束値を越えるオーバーシュートの期間を経た後、収束値へと収束する。また、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）は、駆動信号ｔｒｑに応じて図８のように変化する。

ここで、時刻ｔ１までの期間は、まず、上限値ｕｐｐが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上である。そして、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）と制限値ｌｍｔとは等しい。このため、セレクタ３８は、セレクタ３３の出力を選択する。そして、セレクタ３３は比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を選択する。これにより、時刻ｔ１までの期間は、制限値ｌｍｔとして、駆動信号ｔｒｑにオフセット値ｏｆｓを加算した値がリミッタ２４に供給される。

次に、時刻ｔ１になると、駆動信号ｔｒｑは、急激に増加していくため、新たな駆動信号ｔｒｑの値が供給されるごとに、その値も増加している。これに伴なって、新たな比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）も増加している。このため、ラッチ３４から出力される現在の制限値ｌｍｔに比べて、新たな比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）のほうが大きい。そこで、セレクタ３３は、現在の制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値を選択する。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ５までは、上限値ｕｐｐが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上であるため、セレクタ３８は、セレクタ３３の出力を選択する。よって、時刻ｔ１から時刻ｔ５までの期間は、現在の制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値が、新たな制限値ｌｍｔとしてラッチ３４から出力される。

次に、時刻ｔ５を越えた時点で、上限値ｕｐｐが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）よりも小さくなり、セレクタ３８はセレクタ３６の出力を選択する。一方、制限値ｌｍｔは上限値ｕｐｐよりも小さい。このため、セレクタ３６は、現在の制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値を選択する。よって、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間も、現在の制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値が、新たな制限値ｌｍｔとしてラッチ３４から出力される。

すなわち、図８において、時刻ｔ１から時刻ｔ６までの期間では、制限値ｌｍｔはクロック単位ごとに変更値ｄｌｍで増加していくような特性となる。

次に時刻ｔ６となった時点で、制限値ｌｍｔは上限値ｕｐｐと等しくなる。このため、セレクタ３６は上限値ｕｐｐを選択して出力する。一方、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間では、上限値ｕｐｐが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）よりも小さいので、セレクタ３８はセレクタ３６の出力を選択している。このため、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間は、上限値ｕｐｐが制限値ｌｍｔとしてラッチ３４から出力される。また、このような処理により、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間において、制限値ｌｍｔが上限値ｕｐｐで制限される。

次に、時刻ｔ７以降は、上限値ｕｐｐが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上となるので、セレクタ３８はセレクタ３３の出力を選択する。一方、駆動信号ｔｒｑの減少に伴ない、現在の制限値ｌｍｔに比べて、新たな比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）はそれ以下の値となる。このため、セレクタ３３は比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を選択する。これにより、時刻ｔ７以降は、制限値ｌｍｔとして、駆動信号ｔｒｑにオフセット値ｏｆｓを加算した値がリミッタ２４に供給される。

以上説明した制限値生成部５３の動作により、ある回転速度から高速となるように速度変更したとき、図８に示すような制限値ｌｍｔがリミッタ２４に供給される。

図９では、リミッタ２４の入力信号である駆動信号ｔｒｑ、制限値ｌｍｔおよびリミッタ出力信号ｔｌｍを示している。図９に示すように、図４のリミッタ出力信号ｔｌｍと比較して、リミッタ出力信号ｔｌｍのピーク値が上限値ｕｐｐに制限されるため、モータの速度変更時に流れる突入電流のような過大な電流をさらに抑制できる。

なお、本実施の形態においても速度制御系に本発明を適用した例を挙げて説明したが、これに限定されず、駆動量を変更してモータ可動子を動かすような構成に本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。

また、以上、制限値生成部５３が各機能ブロックによるデジタル処理で制限値ｌｍｔを生成するような構成例を挙げて説明したが、例えば、実施の形態１で説明したように、プログラムのような処理手順に基づく処理で行うような構成のほうが一般的である。すなわち、図６の各機能をプログラムとしてメモリなどに記憶させ、マイコンがそのプログラムを実行するような構成とし、そのプログラムに基づくモータ駆動方法を実行する構成とすることもできる。

図１０は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置５０の制限値ｌｍｔの生成処理のフローチャートである。制限値生成部５３は、図１０のフローチャートの手順に従って処理を実行するような制限値を生成するステップの構成であってもよい。

制限値生成部５３は、まずステップＳ１００において、上限値ｕｐｐと比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）とを比較する。上限値ｕｐｐが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上のとき、ステップＳ１０１に進む。また、上限値ｕｐｐが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）よりも小さいとき、ステップＳ１０４に進む。

制限値生成部５３は、ステップＳ１０１において、制限値ｌｍｔと比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）とを比較する。制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）よりも小さいとき、ステップＳ１０２において、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。また、制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）以上のとき、ステップＳ１０３において、比較値（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を新たな制限値ｌｍｔとする。

また、制限値生成部５３は、ステップＳ１０４において、制限値ｌｍｔと上限値ｕｐｐとを比較する。制限値ｌｍｔが上限値ｕｐｐよりも小さいとき、ステップＳ１０５において、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを加算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。また、制限値ｌｍｔが上限値ｕｐｐ以上のとき、ステップＳ１０６において、上限値ｕｐｐを新たな制限値ｌｍｔとする。

このように新たな制限値ｌｍｔに更新した後、例えば呼び出し元の処理に戻る。制限値生成部５３がこのような処理を繰り返すことによっても、図８に示すような制限値ｌｍｔを生成することができる。

図１１は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置５０の速度を変化させたときに流れる電流の測定結果を示した図である。図１１において、上段の波形は、速度指令信号Ｖｒとそれに応答する実際のモータ速度とを示している。図１１の中段の波形は、ＰＷＭ信号ｔｐのデューティ比の変化を示している。そして、図１１の下段の波形は、上段の波形のように速度変更したとき、モータに流れるモータ電流の変化を示している。図２０に示した従来のモータ駆動装置のモータ電流と比較して明らかなように、モータ駆動装置５０によってモータの速度を変更した場合、速度変更時においてモータ電流はゆるやかに増加する。これとともに、モータ駆動装置５０によれば、図２０に示した突入電流期間のような過大な電流が流れる期間を抑制できる。

このように、本実施の形態における制限値生成部５３は、駆動信号ｔｒｑに正の値のオフセット値ｏｆｓを加算した比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）を生成し、比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値と制限値ｌｍｔとの大小関係に基づき制限値ｌｍｔを更新する。また、リミッタ２４は、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔを越えたとき、駆動信号ｔｒｑの値が制限値ｌｍｔとなるように制限する。そして、本実施の形態では、制限値生成部５３は、制限値ｌｍｔが比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値以上のとき、比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値を新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値よりも小さいとき、制限値ｌｍｔに所定の値ｄｌｍを加えた値を新たな制限値ｌｍｔとする。さらに、制限値生成部５３は、制限値ｌｍｔの上限を示す上限値ｕｐｐが設定される。そして、比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値が上限値ｕｐｐよりも大きく、かつ、制限値ｌｍｔが上限値ｕｐｐ以上のとき、上限値ｕｐｐを新たな制限値ｌｍｔとし、比較信号（ｔｒｑ＋ｏｆｓ）の値が上限値ｕｐｐよりも大きく、かつ、制限値ｌｍｔが上限値ｕｐｐよりも小さいとき、制限値ｌｍｔに所定の値ｄｌｍを加えた値を新たな制限値ｌｍｔとする。

この構成により、本実施の形態によっても、モータ１０の速度変更時など、駆動量が変化するときのリミッタ出力信号ｔｌｍがゆるやかに変化しながら増加するように制限できるため、駆動量の変化時におけるモータ１０の電流抑制とともに、駆動量の変化時における騒音も抑制できる。

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置６０の構成を示すブロック図である。実施の形態１との比較において、モータ駆動装置６０は、実施の形態１とは異なった構成のリミッタ６４および制限値生成部６３を備えている。なお、実施の形態１と同一の構成要素については同一の符号を付しており詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、リミッタ６４は、駆動信号ｔｒｑが所定の値以上となるように制御することで、駆動信号ｔｒｑの値の範囲を制限している。すなわち、リミッタ６４は、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔを下回るとき、駆動信号ｔｒｑの値が制限値ｌｍｔとなるように制限して出力する。また、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔを越えるときは、駆動信号ｔｒｑの値をそのまま出力する。リミッタ６４は、このように処理した信号をリミッタ出力信号ｔｌｍとして、ＰＷＭ信号生成部２５に供給する。そして、制限値生成部６３は、リミッタ６４がこのような駆動信号ｔｒｑの制限を行うため、駆動信号ｔｒｑを用いて制限値ｌｍｔを生成する。

ところで、速度制御が可能なモータにおいて、例えば、一定速度での運転状態から速度が低下するように減速した場合、モータが発電機として作用し、誘起電圧を発生する。このため、本来モータに電力を供給するための電源や駆動回路に対して、逆にモータが誘起電圧による電力を供給してしまう、いわゆる回生現象が発生することが知られている。

本実施の形態では、モータを減速するとき、すなわち、駆動量が減少するようにその駆動量が変化するとき、リミッタ６４により駆動信号ｔｒｑの変化量を抑制し、回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制している。

図１３は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置６０の制限値生成部６３のブロック図である。図１３に示す制限値生成部６３も、実施の形態１の制限値生成部２３と同様に、クロック信号による所定の周期でデジタル処理する構成例を挙げている。

制限値生成部６３は、図１３に示すように、減算器４０と減算器４１と比較器４２とセレクタ４３とラッチ３４とを備える。

駆動制御部２２から供給された駆動信号ｔｒｑは、まず減算器４０に供給される。減算器４０は、駆動信号ｔｒｑから所定の値のオフセット値ｏｆｓを減算し、この減算結果を比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）として出力する。ここで、オフセット値ｏｆｓは正の値を有する。なお、比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を求めるため、駆動信号ｔｒｑに負の値のオフセット値−ｏｆｓを加算してもよい。また、本実施の形態でも、ある時点での比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値を比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）として説明する。

比較器４２には、この比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）とラッチ３４に保持した制限値ｌｍｔとが供給される。比較器４２は、比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）とラッチ３４からの制限値ｌｍｔとの値の大きさを比較する。比較器４２の比較結果はセレクタ４３に通知される。セレクタ４３には、さらに、比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）とともに、減算器４１により制限値ｌｍｔに所定の値の変更値ｄｌｍを減算した値が供給される。ここで、変更値ｄｌｍは正の値を有する。なお、制限値ｌｍｔに負の値の変更値−ｄｌｍを加算した値を供給する構成としてもよい。セレクタ４３は、比較器４２の比較結果に応じて、ラッチ３４からの制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）よりも大きいとき、制限値ｌｍｔから変更値ｄｌｍを減算した値を選択し、ラッチ３４からの制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）以下のとき比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を選択して出力する。なお、減算器４１により減算される変更値ｄｌｍは、オフセット値ｏｆｓよりも小さな値が好ましい。

図１３では、比較器４２の入力端子ａに制限値ｌｍｔ、入力端子ｂに比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）が供給される。比較器４２は、入力端子ａと入力端子ｂとの値を比較し、その比較結果をセレクタ４３の選択制御端子Ｓに通知する。セレクタ４３は、選択制御端子Ｓの値に応じて、入力端子Ａか入力端子Ｂかに供給された値を、出力端子Ｏから出力する。すなわち、制限値生成部６３では、比較器４２の入力端子ａに供給された制限値ｌｍｔが、入力端子ｂに供給された比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）よりも大きいとき、比較器４２はａ＞ｂと判定し、その結果、セレクタ４３は、制限値ｌｍｔから変更値ｄｌｍを減算した値を出力する。また、比較器４２の入力端子ａに供給された制限値ｌｍｔが、入力端子ｂに供給された比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）以下のとき、比較器４２の結果に応じて、セレクタ４３は比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を出力する。

セレクタ４３から出力された値は、ラッチ３４にクロックのタイミングで取り込まれる。ラッチ３４で取り込まれた信号は、ラッチ３４の出力端子Ｑから、新たな制限値ｌｍｔとしてリミッタ６４へと出力される。また、新たな制限値ｌｍｔは、比較器４２および減算器４１にも供給され、これによって次のクロック単位の処理が行われる。

以上説明したように、制限値生成部６３は、駆動信号ｔｒｑから負のオフセット値−ｏｆｓを加算した比較信号を生成し、比較信号の値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）と制限値ｌｍｔとの大小関係に基づき制限値ｌｍｔを更新する。より具体的には、制限値生成部６３は、制限値ｌｍｔが比較信号の現在の値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）以下のとき、比較信号の現在の値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが比較信号の現在の値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）よりも大きいとき、制限値ｌｍｔから正の値の変更値ｄｌｍを減算した値を新たな制限値ｌｍｔとする構成である。

次に、このような構成された制限値生成部６３およびリミッタ６４の動作について説明する。

図１４は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置６０の制限値ｌｍｔの変化を含む波形図である。また、図１５は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置６０のリミッタ出力信号ｔｌｍを含む波形図である。図１４および図１５では、値Ｔｒ１０となる駆動信号ｔｒｑに対応した回転速度から、速度指令信号Ｖｒによって、値Ｔｒ１１となる駆動信号ｔｒｑに対応した回転速度へと変更した速度制御の場合の一例を挙げている。すなわち、駆動信号ｔｒｑに対応する駆動量が減少するようにその駆動量が変化している。

まず、図１４を用いて、制限値生成部６３が制限値ｌｍｔを生成する動作について説明する。図１４において、駆動信号ｔｒｑは、時刻ｔ１１まで、一定な値Ｔｒ１０として制限値生成部６３に供給される。そして、速度指令信号Ｖｒが低速となるように変更されたのに応答して、駆動信号ｔｒｑは、時刻ｔ１１から急激な減少を開始し、収束値Ｔｒ１１へと収束する。また、比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）は、駆動信号ｔｒｑからオフセット値ｏｆｓを減算した値であるため、駆動信号ｔｒｑに応じて図１４のように変化する。

ここで、時刻ｔ１１までの期間は、比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）と制限値ｌｍｔとは等しいため、セレクタ４３は比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を選択する。これにより、時刻ｔ１１までの期間は、制限値ｌｍｔとして、駆動信号ｔｒｑからオフセット値ｏｆｓを減算した値がリミッタ６４に供給される。

次に、時刻ｔ１１になると、駆動信号ｔｒｑは、急激に減少していくため、新たな駆動信号ｔｒｑの値が供給されるごとに、その値も減少している。これに伴なって、新たな比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）も減少している。このため、ラッチ３４から出力される現在の制限値ｌｍｔに比べて、新たな比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）のほうが小さい。そこで、セレクタ４３は、現在の制限値ｌｍｔから変更値ｄｌｍを減算した値を選択する。そして、現在の制限値ｌｍｔから変更値ｄｌｍを減算した値が、新たな制限値ｌｍｔとしてラッチ３４から出力される。すなわち、図１４において、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間では、現在の制限値ｌｍｔに比べて新たな比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）のほうが小さいため、制限値ｌｍｔはクロック単位ごとに変更値ｄｌｍで減少していくような特性となる。

次に、時刻ｔ１２以降は、駆動信号ｔｒｑがほぼ一定となり、ラッチ３４から出力される現在の制限値ｌｍｔと、新たな比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）とは等しくなる。このため、セレクタ４３は比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を選択する。これにより、時刻ｔ１２以降は、制限値ｌｍｔとして、駆動信号ｔｒｑからオフセット値ｏｆｓを減算した値がリミッタ６４に供給される。

以上、ある回転速度から低速となるように速度変更したとき、図１４に示すような制限値ｌｍｔがリミッタ６４に供給される。

図１５では、リミッタ６４の入力信号である駆動信号ｔｒｑ、制限値ｌｍｔおよびリミッタ出力信号ｔｌｍを示している。図１５に示すように、期間Ｔｌｍｔの間は、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔにより制限されて出力される。

ここで、駆動信号ｔｒｑが急激に減少した場合、上述したように回生現象が発生し、モータからモータ駆動装置や電源に回生電力が逆供給され、モータ駆動装置や電源に悪影響を及ぼすおそれがある。本実施の形態では、このような回生現象の影響を抑制するため、制限値生成部６３およびリミッタ６４を備えている。すなわち、制限値生成部６３により生成された制限値ｌｍｔにより、図１５に示したように、駆動信号ｔｒｑの減少の変化量を抑制したリミッタ出力信号ｔｌｍに応じてモータ１０が駆動される。このため、回生電力を抑制でき、これによって回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制している。

なお、以上、制限値生成部６３が各機能ブロックによるデジタル処理で制限値ｌｍｔを生成するような構成例を挙げて説明したが、実施の形態１や実施の形態２と同様に、プログラムのような処理手順に基づく処理で行うような構成のほうが一般的である。すなわち、図１２の各機能をプログラムとしてメモリなどに記憶させ、マイコンがそのプログラムを実行するような構成とし、そのプログラムに基づくモータ駆動方法を実行する構成とすることもできる。

図１６は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置６０の制限値ｌｍｔを生成する処理のフローチャートである。制限値生成部６３は、図１６のフローチャートの手順に従って処理を実行するような制限値を生成するステップの構成であってもよい。

制限値生成部６３は、ステップＳ２０１において、制限値ｌｍｔと比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）とを比較する。制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）よりも大きいとき、ステップＳ２０２において、制限値ｌｍｔから変更値ｄｌｍを減算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。また、制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）以下のとき、ステップＳ２０３において、比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を新たな制限値ｌｍｔとする。

このように新たな制限値ｌｍｔに更新した後、例えば呼び出し元の処理に戻る。制限値生成部６３がこのような処理を繰り返すことによっても、制限値ｌｍｔを生成することができる。

以上のように、本実施の形態における制限値生成部６３は、駆動信号ｔｒｑに負の値のオフセット値−ｏｆｓを加算した比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を生成し、比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値と制限値ｌｍｔとの大小関係に基づき制限値ｌｍｔを更新する。また、リミッタ６４は、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔを下回るとき、駆動信号ｔｒｑの値が制限値ｌｍｔとなるように制限する。そして、本実施の形態では、制限値生成部６３は、制限値ｌｍｔが比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値以下のとき、比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値を新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値よりも大きいとき、制限値ｌｍｔに所定の値ｄｌｍを減算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。

この構成により、モータ１０の速度変更時などにおけるリミッタ出力信号ｔｌｍがゆるやかに変化しながら減少、すなわちスローダウンするように制限できるため、駆動量の変化時におけるモータ１０からの回生電力の電力量を抑制でき、これによって、回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制できる。

（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置７０の構成を示すブロック図である。本実施の形態でも、実施の形態３と同様に、回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制したモータ駆動装置の構成としている。

図１２に示す実施の形態３のモータ駆動装置６０との比較において、制限値生成部７３が、図１２の制限値生成部６３と異なった構成となっている。

図１８は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置７０の制限値生成部７３のブロック図である。本実施の形態の制限値生成部７３は、実施の形態３の制限値生成部６３の機能に加えて、駆動信号ｔｒｑの下限を制限するような機能をさらに備えている。なお、実施の形態３と同様の構成要素については同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

図１８に示す制限値生成部７３は、さらに、比較器４５、比較器４７、セレクタ４６、セレクタ４８を備えている。さらに、制限値生成部７３は、制限値ｌｍｔの下限を示す下限値ｌｐｐが設定されている。下限値ｌｐｐは、制限値ｌｍｔの下限を設定する値であるため、ゼロあるいはゼロに近い正の値が設定される。

図１８において、比較器４５の入力端子ａにはラッチ３４からの制限値ｌｍｔ、入力端子ｂには下限値ｌｐｐが供給される。比較器４５は、入力端子ａと入力端子ｂとの値を比較し、その比較結果をセレクタ４６の選択制御端子Ｓに通知する。セレクタ４６は、選択制御端子Ｓの値に応じて、入力端子Ａか入力端子Ｂかに供給された値を、出力端子Ｏから出力する。すなわち、比較器４５の入力端子ａに供給された制限値ｌｍｔが、入力端子ｂに供給された下限値ｌｐｐよりも大きいとき、比較器４５はａ＞ｂと判定し、その結果、セレクタ４６は、制限値ｌｍｔから変更値ｄｌｍを減算した値を出力する。また、比較器４５の入力端子ａに供給された制限値ｌｍｔが、入力端子ｂに供給された下限値ｌｐｐ以下のとき、比較器４５の結果に応じて、セレクタ４６は下限値ｌｐｐを出力する。

また、比較器４７の入力端子ａには下限値ｌｐｐ、入力端子ｂには比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）が供給される。比較器４７は、入力端子ａと入力端子ｂとの値を比較し、その比較結果をセレクタ４８の選択制御端子Ｓに通知する。セレクタ４８は、選択制御端子Ｓの値に応じて、入力端子Ａか入力端子Ｂかに供給された値を、出力端子Ｏから出力する。すなわち、比較器４７の入力端子ａに供給された下限値ｌｐｐが、入力端子ｂに供給された比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）よりも大きいとき、比較器４７はａ＞ｂと判定し、その結果、セレクタ４８は、セレクタ４６の出力値を出力する。また、比較器４７の入力端子ａに供給された下限値ｌｐｐが、入力端子ｂに供給された比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）以下のとき、比較器４７の結果に応じて、セレクタ４８はセレクタ４３の出力値を出力する。

セレクタ４８から出力された値は、ラッチ３４にクロックのタイミングで取り込まれる。ラッチ３４で取り込まれた信号は、新たな制限値ｌｍｔとしてリミッタ６４へと出力される。また、新たな制限値ｌｍｔは、比較器４２、減算器４１および比較器４５にも供給され、これによって次のクロック単位の処理が行われる。

このような制限値生成部７３に構成により、まず、比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の現在の値が下限値ｌｐｐ以上の場合は、実施の形態３と同様の処理を行う。すなわち、制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の現在の値以下のとき、比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の現在の値を新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の現在の値よりも大きいとき、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを減算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。

一方、比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の現在の値が下限値ｌｐｐよりも小さいとき、制限値生成部７３は、次のような処理を行う。すなわち、制限値ｌｍｔが下限値ｌｐｐ以下のとき、下限値ｌｐｐを新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが下限値ｌｐｐよりも大きいとき、制限値ｌｍｔに変更値ｄｌｍを減算した値を新たな制限値ｌｍｔとしている。

なお、以上、制限値生成部７３が各機能ブロックによるデジタル処理で制限値ｌｍｔを生成するような構成例を挙げて説明したが、例えば、実施の形態１〜３で説明したように、プログラムのような処理手順に基づく処理で行うような構成のほうが一般的である。すなわち、図１７の各機能をプログラムとしてメモリなどに記憶させ、マイコンがそのプログラムを実行するような構成とし、そのプログラムに基づくモータ駆動方法を実行する構成とすることもできる。

図１９は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置７０の制限値ｌｍｔの生成処理のフローチャートである。制限値生成部７３は、図１９のフローチャートの手順に従って処理を実行するような制限値を生成するステップの構成であってもよい。

制限値生成部７３は、まずステップＳ２００において、下限値ｌｐｐと比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）とを比較する。下限値ｌｐｐが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）以下のとき、ステップＳ２０１に進む。また、下限値ｌｐｐが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）よりも大きいとき、ステップＳ２０４に進む。

制限値生成部７３は、ステップＳ２０１において、制限値ｌｍｔと比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）とを比較する。制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）よりも大きいとき、ステップＳ２０２において、制限値ｌｍｔから変更値ｄｌｍを減算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。また、制限値ｌｍｔが比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）以下のとき、ステップＳ２０３において、比較値（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を新たな制限値ｌｍｔとする。

また、制限値生成部７３は、ステップＳ２０４において、制限値ｌｍｔと下限値ｌｐｐとを比較する。制限値ｌｍｔが下限値ｌｐｐよりも大きいとき、ステップＳ２０５において、制限値ｌｍｔから変更値ｄｌｍを減算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。また、制限値ｌｍｔが下限値ｌｐｐ以下のとき、ステップＳ２０６において、下限値ｌｐｐを新たな制限値ｌｍｔとする。

このように新たな制限値ｌｍｔに更新した後、例えば呼び出し元の処理に戻る。制限値生成部７３がこのような処理を繰り返すことによっても、下限を下限値ｌｐｐに制限した制限値ｌｍｔを生成することができる。

以上、本実施の形態によっても、制限値生成部７３において生成された制限値ｌｍｔにより、実施の形態３と同様に、駆動信号ｔｒｑの減少の変化量を抑制したリミッタ出力信号ｔｌｍに応じてモータ１０が駆動される。このため、回生電力を抑制でき、これによって回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制している。

このように、本実施の形態における制限値生成部７３は、駆動信号ｔｒｑに負の値のオフセット値−ｏｆｓを加算した比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）を生成し、比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値と制限値ｌｍｔとの大小関係に基づき制限値ｌｍｔを更新する。また、リミッタ６４は、駆動信号ｔｒｑが制限値ｌｍｔを下回るとき、駆動信号ｔｒｑの値が制限値ｌｍｔとなるように制限する。そして、本実施の形態では、制限値生成部７３は、制限値ｌｍｔが比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値以下のとき、比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値を新たな制限値ｌｍｔとし、制限値ｌｍｔが比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値よりも大きいとき、制限値ｌｍｔに所定の値ｄｌｍを減算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。さらに、制限値生成部７３は、制限値ｌｍｔの下限を示す下限値ｌｐｐが設定される。そして、比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値が下限値ｌｐｐよりも小さく、かつ、制限値ｌｍｔが下限値ｌｐｐ以下のとき、下限値ｌｐｐを新たな制限値ｌｍｔとし、比較信号（ｔｒｑ−ｏｆｓ）の値が下限値ｌｐｐよりも小さく、かつ、制限値ｌｍｔが下限値ｌｐｐよりも大きいとき、制限値ｌｍｔから所定の値ｄｌｍを減算した値を新たな制限値ｌｍｔとする。

この構成により、本実施の形態によっても、モータ１０の速度変更時など、駆動量が変化するときのリミッタ出力信号ｔｌｍがゆるやかに変化しながら減少するように制限できるため、駆動量の変化時におけるモータ１０からの回生電力の電力量を抑制でき、これによって、回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制できる。

以上説明したように、本発明のモータ駆動装置は、外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置である。本モータ駆動装置は、モータを駆動するための駆動信号を生成する駆動制御部と、駆動信号の値の範囲を制限するリミッタと、制限値を生成する制限値生成部と、リミッタの出力信号に応じた通電信号を生成し、通電信号によりモータの巻線を通電する駆動出力部とを備える。そして、制限値生成部は、駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、比較信号の値と制限値との大小関係に基づき制限値を更新する構成である。

この構成によれば、モータの回転速度をある回転速度から速度変更したときなど、駆動量の変化時におけるリミッタ出力信号がゆるやかに変化するように制限できる。このため、駆動量の変化時におけるモータの電流抑制とともに、駆動量の変化時における騒音も抑制でき、さらに、回生現象による悪影響なども抑制できる。

なお、上述した各実施の形態において、制御系として速度制御系の一例を挙げて説明したが、速度制御系に代えて、位置制御系としたシステム構成に置き換えても同様の作用効果が発揮される。

また、本実施の形態では、位置検出器が可動子の位置を検出し、検出位置を速度検出部で速度検出信号に変換するような構成例を挙げて説明したが、位置検出器が負荷の位置を検出するようなシステム構成であってもよい。さらに、速度検出器によって可動子や負荷の速度を検出し、検出した速度を速度検出信号とするような構成であってもよい。さらに、指令された位置指令信号と位置検出器からの位置検出信号との位置偏差量に基づき、位置制御系によって位置制御されるような構成であってもよい。さらに、検出速度を積分して検出位置とするような回路を含めた構成により速度検出器を備えた位置制御系としてもよい。要するに、モータによる可動子の動き動作が、指令された位置や速度などの動き量に追従するように、指令信号と検出信号との偏差量に基づく駆動量によってフィードバック制御する制御系に本発明を適用することができる。さらには、指令信号に基づく駆動量によって直接に動き量を制御するような構成にも本発明を適用することができる。また、動き動作として、モータによる可動子の回転動作であってもよく、直線動作であってもよく、その他の動き動作であってもよい。

また、上述した各実施の形態において、ＰＷＭを利用して巻線を通電駆動する構成例を挙げて説明したが、ＰＷＭ以外の駆動方式でも適用可能である。

また、実施の形態１および２では、オフセット値を正の値とし、駆動信号が制限値を越えたとき、リミッタが駆動信号の値を制限値以下となるように制限する構成、実施の形態３および４では、オフセット値を負の値とし、駆動信号が制限値を下回るとき、リミッタが駆動信号の値を制限値以上となるように制限する構成について、それぞれ分けて説明した。しかし、実施の形態１および２のような制限値以下に制限するリミッタのいずれかと、実施の形態３および４のような制限値以上に制限するリミッタのいずれかとをそれぞれ備えた構成とすることもできる。これによって、電流抑制とともに、回生現象による悪影響の抑制も可能となる。

本発明におけるモータ駆動装置およびモータ駆動方法は、速度指令が変化した時などに安定したスローアップやスローダウンが可能であるため、特に、高速な応答を要求されないファンモータなどに好適であり、家電用や電装用のファンモータ、その他のモータのモータ駆動装置およびモータ駆動方法として利用できる。

１０ モータ
１１ 位置検出器
２０，５０，６０，７０ モータ駆動装置
２１，４０，４１ 減算器
２２ 駆動制御部
２３，５３，６３，７３ 制限値生成部
２４，６４ リミッタ
２５ ＰＷＭ信号生成部
２６ 駆動出力部
２７ 速度検出部
３０，３１ 加算器
３２，３５，３７，４２，４５，４７ 比較器
３３，３６，３８，４３，４６，４８ セレクタ
３４ ラッチ

Claims (14)

1. 外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置であって、
   前記モータを駆動するための駆動信号を生成する駆動制御部と、
   前記駆動信号の値の範囲を制限するリミッタと、
   制限値を生成する制限値生成部と、
   前記リミッタの出力信号に応じた通電信号を生成し、前記通電信号により前記モータの巻線を通電する駆動出力部とを備え、
   前記制限値生成部は、前記駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、前記比較信号の値と前記制限値との大小関係に基づき前記制限値を更新することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記オフセット値は、正の値であり、
   前記リミッタは、前記駆動信号が制限値を越えたとき、前記駆動信号の値が制限値となるように制限することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記制限値生成部は、前記制限値が前記比較信号の値以上のとき、前記比較信号の値を新たな前記制限値とし、前記制限値が前記比較信号の値よりも小さいとき、前記制限値に所定の値を加えた値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記制限値生成部は、前記制限値の上限を示す上限値がさらに設定され、
   前記比較信号の値が前記上限値よりも大きく、かつ、前記制限値が前記上限値以上のとき、前記上限値を新たな前記制限値とし、
   前記比較信号の値が前記上限値よりも大きく、かつ、前記制限値が前記上限値よりも小さいとき、前記制限値に前記所定の値を加えた値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記オフセット値は、負の値であり、
   前記リミッタは、前記駆動信号が制限値を下回るとき、前記駆動信号の値が制限値となるように制限することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
6. 前記制限値生成部は、前記制限値が前記比較信号の値以下のとき、前記比較信号の値を新たな前記制限値とし、前記制限値が前記比較信号の値よりも大きいとき、前記制限値から所定の値を減算した値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
7. 前記制限値生成部は、前記制限値の下限を示す下限値がさらに設定され、
   前記比較信号の値が前記下限値よりも小さく、かつ、前記制限値が前記下限値以下のとき、前記下限値を新たな前記制限値とし、
   前記比較信号の値が前記下限値よりも小さく、かつ、前記制限値が前記下限値よりも大きいとき、前記制限値から前記所定の値を減算した値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
8. 外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置のモータ駆動方法であって、
   前記モータを駆動するための駆動信号を生成するステップと、
   前記駆動信号の値の範囲を制限するステップと、
   制限値を生成するステップと、
   前記駆動信号の値の範囲を制限した出力信号に応じた通電信号を生成し、前記通電信号により前記モータの巻線を通電するステップとを備え、
   前記制限値を生成するステップは、前記駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、前記比較信号の値と前記制限値との大小関係に基づき前記制限値を更新することを特徴とするモータ駆動方法。
9. 前記オフセット値は、正の値であり、
   前記駆動信号の値の範囲を制限するステップは、前記駆動信号が制限値を越えたとき、前記駆動信号の値が制限値となるように制限することを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動方法。
10. 前記制限値を生成するステップは、前記制限値が前記比較信号の値以上のとき、前記比較信号の値を新たな前記制限値とし、前記制限値が前記比較信号の値よりも小さいとき、前記制限値に所定の値を加えた値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項９に記載のモータ駆動方法。
11. 前記制限値を生成するステップは、前記制限値の上限を示す上限値がさらに設定され、
    前記比較信号の値が前記上限値よりも大きく、かつ、前記制限値が前記上限値以上のとき、前記上限値を新たな前記制限値とし、
    前記比較信号の値が前記上限値よりも大きく、かつ、前記制限値が前記上限値よりも小さいとき、前記制限値に前記所定の値を加えた値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項１０に記載のモータ駆動方法。
12. 前記オフセット値は、負の値であり、
    前記駆動信号の値の範囲を制限するステップは、前記駆動信号が制限値を下回るとき、前記駆動信号の値が制限値となるように制限することを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動方法。
13. 前記制限値を生成するステップは、前記制限値が前記比較信号の値以下のとき、前記比較信号の値を新たな前記制限値とし、前記制限値が前記比較信号の値よりも大きいとき、前記制限値から所定の値を減算した値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項１２に記載のモータ駆動方法。
14. 前記制限値を生成するステップは、前記制限値の下限を示す下限値がさらに設定され、
    前記比較信号の値が前記下限値よりも小さく、かつ、前記制限値が前記下限値以下のとき、前記下限値を新たな前記制限値とし、
    前記比較信号の値が前記下限値よりも小さく、かつ、前記制限値が前記下限値よりも大きいとき、前記制限値から前記所定の値を減算した値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項１３に記載のモータ駆動方法。

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